JP7006027B2

JP7006027B2 - 光照射装置

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Publication number: JP7006027B2
Application number: JP2017167273A
Authority: JP
Inventors: 裕和石飛; 洋行島村
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2022-02-10
Anticipated expiration: 2037-08-31
Also published as: JP2019046618A

Description

本発明は、複数の照射器からの光が透過するカバーガラスを備える光照射装置に関する。

従来、液晶パネルの製造工程においては、液晶パネルの基板を貼り合わせる光硬化樹脂を硬化させたり、液晶パネルの液晶配向特性を付加したりするために、光照射装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
この種の光照射装置には、液晶パネル等のワークを収容するチャンバーを備えるものがある。チャンバーは、照射器からの光を通す開口部を備え、この開口部が透明ガラス（以下、カバーガラスと言う）で閉塞された密閉構造である。

特開２０１５－１９５１４１号公報

ところで、ワークのサイズアップに伴い、チャンバーのサイズが大型化した場合、チャンバー外にチャンバーに沿って複数の照射器を配列し、カバーガラスを大型化させていた。
しかし、カバーガラスの製造可能なサイズには制約があり、今後更にワークが大型化した場合、それに対応する大きさのカバーガラスの調達が困難になるおそれがある。また、カバーガラスが大型化すると、コストアップや、メンテナンスや保守の負担が増加する。しかも、カバーガラスが大型化するほど最大たわみ量は増えるので、たわみによってカバーガラスが破損しないように、カバーガラスを厚くする必要が生じてしまう。
一方、従来は、カバーガラス１枚に対して複数の照射器を用いており、このため、ワークが大型化し、それに伴ってカバーガラスが大型化した場合、照射器直下の領域では照度が高いが、隣り合う照射器間領域では照度が低くなり、ワーク全体の照射領域では照度均斉度が低下する、という弊害があった。

そこで、本発明は、ワークの大型化に対応可能なカバーガラスを容易に得ることができ、且つ、１枚のカバーガラスを用いることによる照度均斉度低下の弊害を抑制可能にすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明者は、カバーガラスを複数に分割して利用することを想起した。
そこで、本発明の光照射装置は、ワークを収容するチャンバーと、前記チャンバー外で前記チャンバーの光入射面に沿って配置される複数の照射器と、前記チャンバーの光入射面に設けられ、前記照射器からの光が透過するカバーガラスとを備え、前記カバーガラスは、前記光入射面に沿って間隔を空けて並ぶ複数のガラス板で構成され、前記複数のガラス板は、前記複数の照射器と一対一で対向配置され、前記チャンバーにおける各ガラス板の間は遮光され、各ガラス板に対し、対向する前記照射器からの光のうち、入射角が所定角度未満の光だけが入射し、入射角が所定角度以上の光は、前記チャンバーにおける各ガラス板の間に入射するように、各ガラス板が配置されていることを特徴とする。

また、本発明は、上記光照射装置において、各ガラス板に対し、対向する照射器からの光のうち、入射角が所定角度未満の光だけが入射し、入射角が所定角度以上の光は、前記チャンバーにおける各ガラス板の間に入射するように、各ガラス板の幅及び離間距離が設定されていることを特徴とする。

また、本発明は、上記光照射装置において、前記照射器は、光源と、前記光源からの光の一部が入射して前記カバーガラス側に反射する反射鏡とを有し、前記反射鏡で反射されない前記光源の直接光のうち、入射角が相対的に大きい光が、前記チャンバーにおける各ガラス板の間に入射することを特徴とする。

また、本発明は、上記光照射装置において、前記チャンバーは、金属製の箱体に、前記ガラス板の各々で覆われる複数の開口部を、間隔を空けて形成した構成であることを特徴とする。

本発明によれば、ワークの大型化に対応可能なカバーガラスを容易に得ることができ、且つ、１枚のカバーガラスを用いることによる照度均斉度低下の弊害を抑制可能になる。

本発明の実施形態に係る光照射装置を示す図である。照射器を周辺構成と共に示す図である。複数の照射器をカバーガラスと共に模式的に示した図である。比較例１を示す図である。比較例１の照度均斉度分布を示す図である。実施例１の照度均斉度分布を示す図である。ワークを照明する光の入射角度分布を示す図である。光Ｌ１ＡとワークＷの説明に供する図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係る光照射装置を示す図である。
この光照射装置１は、金属製の外装ケース２内に、複数の照射器９と、これら照射器９の直下に配置されるチャンバー５０とを備える。チャンバー５０は、ワークＷを収容する収容体であり、本構成では、ワークＷを照射位置に配置するステージ５１と、ワークＷと照射器９との間に不図示のマスク（遮光マスクとも称する）を保持するマスクホルダ５３とを収容している。

ワークＷは、例えば、有機ＥＬ用パネル又は液晶パネル等の表示パネルを構成する２枚の光透過基板であり、これら光透過基板間にシール材となる光硬化性樹脂が塗布されている。各照射器９からの光で光硬化性樹脂が硬化することによって、光透過基板同士が貼り合わせられる。

チャンバー５０には、吸気ダクト５５と排気ダクト５６とが接続され、外部から吸気ダクト５５を介して冷却風が供給される。この冷却風は、チャンバー５０内の各部を冷却した後に、排気ダクト５６を介して外部に排出される。
この冷却風には、異物が除去され、且つ、露点が－５０～－９０℃以下程度に調整された低露点高清浄度空気（クリーンドライエアー）が使用される。なお、チャンバー５０内に供給する気体は、ワークＷ等に応じて適宜に変更可能であり、例えば、窒素ガス等の不活性ガスでもよい。また、チャンバー５０内の空気を吸引し、チャンバー５０内を真空状態にしてもよい。

図２は照射器９を周辺構成と共に示す図である。
照射器９は、光源１０と、光源１０からの光を反射して配光制御する反射鏡１１と、光源１０及び反射鏡１１を収容する金属製の筐体１２とを有している。
光源１０は、メタルハライドランプや高圧水銀ランプ等の紫外線を含む光を放射する放電ランプである。なお、ワークＷに、紫外線硬化樹脂に代えて、紫外線以外の光で硬化する光硬化樹脂を塗布した場合は、その光硬化塗料を硬化させる波長の光を放射する放電ランプが使用される。また、図１及び図２中、符号Ｌ１は、光源１０からの光の一部を示している。

反射鏡１１は、光源１０におけるワークＷ側（チャンバー５０側）を除く領域を包囲し、かつ、光源１０の長軸方向に延びる楕円筒鏡である。この反射鏡１１は、光源１０の光を反射してワークＷ側に照射する。
筐体１２は、ワークＷ側に開口部１２Ａを有し、光源１０からの光を、開口部１２Ａを介してワークＷに照射する。開口部１２Ａ近傍には、光硬化に寄与しない所定波長の光をカットする波長選択フィルタ１３が設けられる。この波長選択フィルタ１３により、光硬化に寄与しない所定波長の光がカットされた光がワークＷに向けて照射される。

チャンバー５０は、金属製の箱体からなるチャンバー本体５７を備える。チャンバー本体５７には、照射器９に対向する面（照射器９からの光が入射する光入射面に相当）である上面５０Ａに、各照射器９からの光が通過する開口部５０Ｋが形成され、開口部５０Ｋが緩衝樹脂部材６０及びカバーガラス６１（ガラス板）で閉塞される。緩衝樹脂部材６０は、フッ素樹脂等で形成され、開口部５０Ｋとカバーガラス６１との間に介在することによって、開口部５０Ｋとカバーガラス６１との間の隙間を封止する封止部材、及びカバーガラス６１を適度に押さえるガラス押さえ部材として機能する。開口部５０Ｋが緩衝樹脂部材６０及びカバーガラス６１で閉塞されることによって、チャンバー５０が密閉構造に形成されるとともに、各照射器９の光がカバーガラス６１を介してチャンバー５０内に照射可能になる。

なお、チャンバー本体５７は金属製であるため、照射器９の光を通さない。また、光源１０に紫外線光源を使用しない場合等は、チャンバー本体５７を金属以外の、光を通さない非透光性材料で形成してもよい。
カバーガラス６１は、テンパックス、又は石英ガラス等の、耐熱性を有する透光性材料からなるガラス板で形成される。

図１に示すように、マスクホルダ５３は、ステージ５１の上方にて水平方向（図１の左右方向）に間隔を空けて配置される複数のマスク保持部材５４を備えている。各マスク保持部材５４は、石英ガラス等の透光性材料からなる棒状（マスク保持バーとも称する）に形成され、各照射器９の光を遮らない。各マスク保持部材５４は、真空吸着によってマスクを保持し、このマスクによってワークＷに向かう光の一部が遮光される。

図３は複数の照射器９をカバーガラス６１と共に模式的に示した図である。図３、４では、開口部５０Ｋについて、そこに配置されるカバーガラス６１だけを描いている。
本構成では、各照射器９の下方に独立して開口部５０Ｋ（図１、図２参照）が形成され、各開口部５０Ｋが互いに異なるカバーガラス６１で閉塞されている。
これらカバーガラス６１は、チャンバー５０の上面５０Ａ（光入射面）に沿って間隔を空けて並ぶガラス板であり、より具体的には、照射器９と同数、且つ、照射器９の並び方向に間隔を空けて一列に並ぶガラス板であり、各カバーガラス６１と各照射器９とは一対一で対応する。

図３に示すように、カバーガラス６１は、照射器９の配置間隔Ｐ１と同じ間隔で配置され、照射器９の下方を、照射器９と同様に図３の紙面奥行き方向に延出する。このカバーガラス６１の幅Ｈ１（開口部５０Ｋの開口幅に相当）、及び照射器９からの離間距離Ｄ１等の調整によって、カバーガラス６１は、上方に位置する照射器９の光Ｌ１だけが入射し、隣接する照射器９からの光Ｌ１は入射しないようにしている。

さらに、このカバーガラス６１は、幅Ｈ１等の調整によって、図３に示すように、上方の照射器９からの光Ｌ１のうち、入射角θが所定角度以上の光Ｌ１Ａについては入射しない。つまり、入射角θが所定角度以上の光Ｌ１Ａは、開口部５０Ｋに配置したカバーガラス６１間に照射され、非透光性材料で形成されたチャンバー本体５７で遮られる。カバーガラス６１の幅Ｈ１を狭くするほど、換言すると、カバーガラス６１同士の離間距離Ｈ２を拡げるほど、カバーガラス６１に入射する最大入射角を小さくすることができる。

図３では、反射鏡１１で配光制御されない光源１０の直接光のうち、入射角θが相対的に大きい光Ｌ１Ａが入射しないように構成されている。このように、カバーガラス６１のサイズ（幅Ｈ１、離間距離Ｈ２等）の調整によって、最大入射角を制限できるので、照射器９側で照射範囲等を厳密にコントロールする必要がなくなる。したがって、照射器９側の設計自由度や選択自由度を向上させ易くなる。

なお、カバーガラス６１と照射器９との離間距離Ｄ１を確保することによって、照射器９を冷却する冷却風によってカバーガラス６１が冷却され、カバーガラス６１の温度上昇を抑制し易くなる。但し、離間距離Ｄ１は適宜に設定すればよく、例えば、チャンバー５０内の冷却風等によってカバーガラス６１の温度上昇が十分抑えられる場合等は離間距離Ｄ１を零にしてもよい。

次に、光照射装置１の実施例１と、図４に示す比較例１とを対比説明する。なお、本発明の光照射装置１は実施例１に限定されるものではない。
実施例１は、ワークＷのサイズが２２００ｍｍ×１２５０ｍｍ、５個の照射器９の配置間隔Ｐ１が４６５ｍｍ、５枚のカバーガラス６１の材料がテンパックス、各カバーガラス６１の幅Ｈ１が２７５ｍｍ、各カバーガラス６１の厚さが９ｍｍである。

比較例１は、カバーガラス６１が１枚で構成された点が異なる光照射装置１００であり、それ以外の構成（ワークＷのサイズ、配置間隔Ｐ１、カバーガラス６１の厚さ等）は実施例１と同じである。つまり、比較例１は、カバーガラス６１が「１枚タイプ」と言うことができ、実施例１は、カバーガラス６１が複数枚に分割された「分割タイプ」と言うことができる。なお、図４において、実施例１と同様の構成は同一の符号を付して重複説明は省略する。

実施例１及び比較例１についてワークＷ表面の照度均斉度分布をシミュレーションした。図５は比較例１の照度均斉度分布を示し、図６は実施例１の照度均斉度分布を示している。各図において、縦軸は、カバーガラス６１の長手方向（図３、図４の紙面奥行き方向）の位置を示し、横軸は、カバーガラス６１の幅方向（図３、図４の紙面左右方向）の位置を示している。また、各図には、上面視で各照射器９の間に相当する領域９Ｌ（以下、照射器間領域９Ｌと言う）を波線で示している。

図５に示すように、比較例１は、照射器間領域９Ｌ内の照度が高く、隣り合う照射器間領域９Ｌの照度が低いことから、照度均斉度が低い。この比較例１では、照度の最大値が１４２ｍＷ／ｃｍ^２、照度の最小値が７６ｍＷ／ｃｍ^２、平均照度が１０５ｍＷ／ｃｍ^２であった。また、照度均斉度を、（照度最大値－照度最小値）／（照度最大値＋照度最小値）からなる式で表現した場合に、照度均斉度は値３０．２％であった。

図６に示すように、実施例１は、照射器間領域９Ｌ内の照度と、隣り合う照射器間領域９Ｌの間の照度とが同程度である。つまり、実施例１は、比較例１で照度が高かった照射器間領域９Ｌへの光（図３中の光Ｌ１Ａに相当）が遮光されるので、比較例１と比べて照度均斉度が向上する。
この実施例１では、照度の最大値が９８ｍＷ／ｃｍ^２、照度の最小値が６６ｍＷ／ｃｍ^２、平均照度が８１ｍＷ／ｃｍ^２であった。また、照度均斉度を、比較例１と同様の式で表現した場合に、照度均斉度は値１９．５％であった。

図７はワークＷを照射する光の入射角度分布を示している。図７中、横軸は、ワークＷを照射する光の幅方向のみの入射角θ（図３、図４参照）を示し、縦軸は、照度比率を示している。
図７に示すように、比較例１では、入射角θが－７０°～＋７０°の範囲であるのに対し、実施例１では、入射角θが－５０°～＋５０°の範囲であった。

図８に示すように、マスク（以下、符号５２を付して示す）が、ワークＷを構成する表示パネルのアクティブエリアＷＡ（遮光対象領域に相当）を覆う場合、マスク５２とワークＷとの間には隙間ＧＰが存在する。入射角θが大きい光Ｌ１Ａは、隙間ＧＰを通過することでアクティブエリアＷＡに侵入し、アクティブエリアＷＡにダメージを与えるおそれが生じる。なお、図８中、符号ＷＢは、シール材となる光硬化性樹脂が塗布された領域を示している。

実施例１では、比較例１よりも最大入射角が制限されるので、アクティブエリアＷＡへの漏れ光を低減でき、つまり、遮光すべき領域、或いは遮光することが望ましい領域への漏れ光を低減できる。したがって、紫外線等の照射光によるワークＷのダメージを低減し易くなる。

以上説明したように、本実施形態では、チャンバー５０外でチャンバー５０の光入射面である上面５０Ａに沿って配置される複数の照射器９と、チャンバー５０の上面５０Ａに設けられ、各照射器９からの光が透過するカバーガラス６１とを備え、このカバーガラス６１が、上面５０Ａ（光入射面）に沿って並ぶ複数のガラス板で構成される。この構成によれば、ワークＷのサイズアップに伴い、チャンバー５０のサイズが大型化しても、ガラス板の枚数増加、若しくは、各ガラス板の比較的僅かなサイズアップで容易に対応できる。

また、カバーガラス６１を１枚で構成する場合と比べて、カバーガラス６１を構成するガラス板を小型化できるので、それに対応する大きさのカバーガラス６１の調達が容易であり、コストダウンが可能になり、メンテナンス及び保守の負担が軽減される。また、カバーガラス６１の面積が小さい分、冷却効率が上がり、また、カバーガラス６１の重量増大を抑制できる。また、カバーガラス６１を１枚で構成する場合と比べて自重による最大たわみ量が減るので、カバーガラス６１を厚くする必要がなく、カバーガラス６１のたわみによってカバーガラス６１が破損する事態を抑制できる。

さらに、チャンバー５０の開口部は細分化されて個々の開口部の面積を低減できるので、ガスパージ時又は真空時にカバーガラス６１に作用する圧力が低減され、カバーガラス６１の板厚を低減可能になる。また、チャンバー５０の圧力負荷が削減され、チャンバー５０の剛性対策、及び補強を削減可能になる。
これらにより、ワークＷの大型化に対応可能なカバーガラス６１を容易に得ることができ、且つ、１枚のカバーガラスを用いることによる照度均斉度低下の弊害を抑制可能になる。

カバーガラス６１を構成する複数のガラス板は、チャンバー５０の光入射面に沿って間隔を空けて並び、細分化された開口部を構成する各ガラス板の間は遮光されているので、各照射器９からチャンバー５０内に入射する光の最大入射角を制限できる。これにより、遮光すべき領域、或いは遮光することが望ましい領域への漏れ光を低減できる。また、最大入射角を制限することによって、上記実施例１に記載したように、照度均斉度を向上させることも可能である。

ところで、仮にカバーガラス６１の表面に遮光部材を取り付ける構成にしてもチャンバー５０内に入射する光の最大入射角を制限可能である。しかし、カバーガラス６１と遮光部材とは通常、熱膨張率が違うので、熱膨張率の違いを考慮した取付構造にする必要が生じる。
一方、本構成では、チャンバー５０の開口部５０Ｋをカバーガラス６１で覆えばよく、従来のカバーガラスの取付構造を広く適用可能である。また、チャンバー５０とカバーガラス６１との間は公知のシール材（例えばフッ素樹脂製のＯリング）を用いることで、十分な密閉性を得やすくなる。本構成では、チャンバー５０の開口面積を低減できるので、シール材のサイズを小さくしてコストダウンを図り易くなる。

また、照射器９は、光源１０と、光源１０からの光をカバーガラス６１側に反射する反射鏡１１とを有するので、反射鏡１１で配光制御されない光源１０の直接光の入射範囲を、カバーガラス６１側でコントロール可能である。したがって、チャンバー５０のサイズが大型化しても、同じ照射器９又は既存の他の照射器を流用して対応し易くなる。

また、本構成では、カバーガラス６１を構成する複数のガラス板が、複数の照射器９と一対一で対向配置される。これにより、各照射器９からチャンバー５０内に入射する光の最大入射角を独立して調整し易くなる。なお、ガラス板を照射器９と一対一で対向配置する構成に限定されず、一台の照射器９の直下に横並びでガラス板を密着して配置してもよい。また、最大入射角を制限する必要がない場合、カバーガラス６１を構成する複数のガラス板を、間隔を空けずに横並びに密着させてもよい。

また、本構成のチャンバー５０は、金属製の箱体であるチャンバー本体５７に、ガラス板の各々で覆われる複数の開口部５０Ｋを、間隔を空けて形成した構成である。この構成によれば、チャンバー５０自体でガラス板の間を遮光できるので、ガラス板の間に遮光部材を別途取り付ける必要がなく、構成の簡易化に有利である。

上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様の例示であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意に変形、及び応用が可能である。

１、１００光照射装置
９照射器
１０光源
１１反射鏡
１２筐体
５０チャンバー
５０Ａチャンバーの上面（光入射面）
５０Ｋ開口部
５７チャンバー本体（金属製の箱体）
６１カバーガラス（ガラス板）
Ｗワーク
θ 入射角
Ｌ１、Ｌ１Ａ光
Ｄ１カバーガラスと照射器との離間距離
Ｈ１カバーガラスの幅
Ｐ１照射器の配置間隔

Claims

ワークを収容するチャンバーと、
前記チャンバー外で前記チャンバーの光入射面に沿って配置される複数の照射器と、
前記チャンバーの光入射面に設けられ、前記照射器からの光が透過するカバーガラスとを備え、
前記カバーガラスは、前記チャンバーの光入射面に、間隔を空けて並ぶ複数のガラス板で構成され、
前記複数のガラス板は、前記複数の照射器と一対一で対向配置され、前記チャンバーにおける各ガラス板の間は遮光され、
各ガラス板に対し、対向する前記照射器からの光のうち、入射角が所定角度未満の光だけが入射し、入射角が所定角度以上の光は、前記チャンバーにおける各ガラス板の間に入射するように、各ガラス板が配置されていることを特徴とする光照射装置。
各ガラス板に対し、対向する前記照射器からの光のうち、入射角が所定角度未満の光だけが入射し、入射角が所定角度以上の光は前記チャンバーにおける各ガラス板の間に入射するように、各ガラス板の幅及び離間距離が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
前記照射器は、光源と、前記光源からの光の一部が入射して前記カバーガラス側に反射する反射鏡とを有し、
前記反射鏡で反射されない前記光源の直接光のうち、入射角が相対的に大きい光が、前記チャンバーにおける各ガラス板の間に入射することを特徴とする請求項１又は２に記載の光照射装置。
前記チャンバーは、金属製の箱体に、前記ガラス板の各々で覆われる複数の開口部を、間隔を空けて形成した構成であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光照射装置。